• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.411-411
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• 2023

미래 대기 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 강수 등 기후의 변화하고, 이는 유출량을 포함한 수문 순환 뿐 아니라 지면 식생 생장에 영향을 줄 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 미래 CO2 증가에 따른 식생의 변화와 이로 인한 지표 유출량의 변화에 대해 이해하고자 한다. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 6차 평가보고서에서 제시한 표준 온실가스 경로 중 탄소 모듈이 포함된 Coupled Model Intercomparison Project phase 6 biogeochemistry (CMIP6-BGC) 모델과 탄소 모듈이 포함안된 CMIP6 모델 결과를 활용하였다. 공통 사회경제경로 시나리오(Shared Socio-economic Pathway; SSP) 중 고탄소 시나리오인 SSP585에 따른 모델 결과물을 활용하였다. 표면 유출량 자료에 과거 기간 임계수준 방법을 (Threshold Level Method) 적용하여 동아시아 지역 극한 건조 및 습윤 상태의 빈도와 강도를 CMIP6-BGC와 CMIP6에 대해 평가하였다. CMIP6-BGC 경우, 건조 및 습윤 상태의 빈도는 각각 6.17%, 5.03% , CMIP6 경우 각각 9.29%, 6.70% 으로 예측되어, CMIP6-BGC가 CMIP6 보다 극한 상태를 과소평가하는 경향을 보였다. 또한, 잎 면적 지수(Leaf Area Index; LAI), 증산량 등의 변수를 분석하여, 기 도출된 CMIP6-BGC와 CMIP6 간의 극한 건조 및 습윤 상태 예측의 차이가 발생한 메카니즘을 이해하고자 하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.999-1009
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• 2021

As the frequency and intensity of extreme weather events due to climate change are increasing in recent years, it is very important to evaluate and analyze climate conditions to manage and respond to the negative effects of climate change in advance. In this study, the trends and characteristics of regional climate change were analyzed by calculating the climate indices for the Chungcheong Province. Annual and monthly UNEP-MP, UNEP-PM and MDM indices were calculated using daily data from 1973-2020 collected from 10 synoptic meteorological stations operated by the Korea Meteorological Administration. The normality of climate data was analyzed through the KS test, and the climate change trend was analyzed by applying the Spearman and Pearson methods. The Chungcheongnam-do region had a relatively humid climate than the Chungcheongbuk-do region, and the annual climate indices showed a dry climate trend in Cheongju and Chungju, while the climate of Seosan and Buyeo was becoming humid. Based on the monthly trend change analysis, a humid climate trend was observed in summer and autumn, while a dry climate trend was observed in spring and winter. Comparison of climate indices during the past (2001-2010) and the recent (2011-2020) years showed a higher decrease in the average climate indices during the last 10 years and a gradually drying climate change trend was recorded.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.150-150
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• 2017

기후변화로 인하여 극한 홍수와 극한 가뭄 발생이 증가할 것으로 전망하고 있어 이에 대한 위험이 대두되고 있는 실정이다. 홍수 및 가뭄 수문시계열의 빈도해석시에 일반적으로 활용되는 정상성 빈도해석기법은 수문자료의 정상성을 기반으로 한 빈도해석이 대부분이기 때문에 기후변화 및 수문자료의 비정상성을 반영한 새로운 빈도해석 기법이 요구되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 5개의 대표 관측지점(서울, 포항, 추풍령, 여수, 광주)를 선별하고 1976년부터 2015년까지 일강우자료를 활용하여 기상학적 가뭄지수인 SPI(Standardized Precipitation Index)를 산정하였다. 산정한 SPI의 경향성을 Mann-Kendall 분석을 하였으며, 정상성 및 비정상성 빈도해석을 위하여 최적확률분포로 선정된 GEV 분포 적용하였다. 본 연구에서는 가뭄빈도해석을 위하여 SPI를 입력자료로 활용하였으며, 산정된 SPI의 비정상성을 반영한 비정상성 빈도해석의 경우 Bayesian 모형을 기반으로 한 MCMC(Markov Chain Monte Carlo) 모의를 이용하여 극치분포의 사후분포 매개변수를 추정하였다. 추정 값을 바탕으로 하여 가뭄의 관측소별 빈도해석을 실시하였고 재현기간별-지속기간별 가뭄심도를 추정하여 관측소별 가뭄심도-지속기간-빈도(SDF,Severity-Duration-Frequency) 곡선을 유도하였다. 본 연구를 통하여 정상성과 비정상성 빈도해석 결과의 비교연구를 수행하였으며 기후변화에 따른 비정상 시계열로 구성된 가뭄빈도해석에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.400-400
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• 2021

다양한 기후 연구에서는 지속적인 기후의 변화로 인한 기후 위기는 전지구적으로 아열대화와 사막화를 전망하고 있으며, 우리나라도 기후 변화로 인하여 담수 자원에 악영향을 미치고 있다. 대부분 가뭄은 기본적으로 강수량 부족에 의해 발생되며, 기상변수와 높은 상관관계를 나타내고 있다. 따라서 가뭄을 정량화하기 위한 연구들이 빈번하게 수행되며 다양한 가뭄지수들이 개발되고 있다. 기상학적 가뭄지수인 SPI(Standardized Precipitation Index)와 SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)는 가뭄 연구에 대표적으로 사용되는 지표이며 특히, SPEI는 강수와 증발산 사이의 물수지에 대한 평균 조건을 고려할 수 있는 것이 장점이다. 미래 가뭄 연구는 CMIP(Coupled Model Intercomparison Project)의 미래 시나리오를 이용하여 연구가 수행되고 있는데 새롭게 개발된 SSP(Shared Socioeconomic Pathways) 시나리오는 미래의 완화와 적응을 기반으로 5개의 시나리오로 구분되며, 사회 및 경제적 요소를 함께 내포하고 있어 현실적인 미래 기후를 예측할 수 있다. 과거 미래 가뭄 연구는 CMIP5의 미래 시나리오인 RCP (Representative Concentration Pathways) 시나리오를 사용한 연구가 대부분이다. 따라서 새롭게 개발된 SSP 시나리오를 이용하여 미래 가뭄 예측 연구가 필요하다. 본 연구는 SSP 시나리오의 중간 단계인 SSP2-4.5와 가장 높은 단계인 SSP5-8.5의 기후 요소를 토대로 사용하여 우리나라 미래 기간의 SPI와 SPEI를 4개(3-, 6-, 9-, 12-month)의 기간으로 구분하여 산정하였다. 시·공간적 분석을 하기 위해 가까운 미래(2025-2060)와 먼 미래(2065-2100)로 구분하였으며, 격자별로 가뭄의 심도와 발생 면적을 분석하였다. 연구 결과로 SPI의 근 미래 극한 가뭄(<-2.0)은 높았으나, 먼 미래는 오히려 전국적으로 가뭄이 줄어들었다. SPEI는 일부 지역에서 적당한 건조상태(-1.5 ~ -1.0)가 산정되었으나, 대부분 극한 가뭄이 발생하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.91-91
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• 2016

본 연구는 대규모 대기환경패턴 변화에 따른 극한 기후발생 및 극치 수문사상의 지역적 변동 특성을 분석하였고, 통계기법을 이용한 기후지수와 수문변량간의 원격상관관계 분석결과를 이용하여 한반도 중 장기 수문변량 예측의 가능성을 진단하였다. 또한 경남 지자체를 대상으로 다양한 통계예측모형(AR, MA, ARMA, ARIMA, VAR)을 구축하여 그 예측능력을 평가하고 적용성을 검토하였고, 중 장기 통합홍수위험 평가를 위한 인덱스를 개발하였다. 서로 다른 엘니뇨 시기별 홍수 위험도 평가결과 전형적인 엘니뇨(Cold Tongue El Nino)해에는 남해안 일부 지역(거제시, 남해군)에서 위험도가 높게 산정되었으며, 경남 북부지역에서는 위험도가 매우 낮게 산정되었다. 중앙태평양 엘니뇨(Warm Pool El Nino) 해에는 경남 남부 지역을 중심으로 홍수위험지수가 높게 나타나 중앙태평양 엘니뇨가 발달 시 경남지역의 홍수위험 발생 가능성 평년에 비하여 큰 것으로 분석된다. 또한 라니냐(La Nina) 해에는 경남 서쪽일부 지역(남해군, 하동군, 산청군)에서 통합홍수위험지수가 높게 나타났으며, 나머지 지역에서는 홍수위험도가 작거나 중간 값을 보이는 것으로 분석되었다. 본 연구는 중 장기적 관점에서 수자원 예측 및 효율적인 물 관리와 안정적인 용수공급에 도움을 줄 것으로 사료되며, 한반도 대상 특정 엘니뇨 해의 지자체별 홍수위험 취약성 평가에 활용이 가능할 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.12
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• pp.1107-1119
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• 2014

Interesting in abnormal climate is currently growing because of climate change. With this, an increasing number of people continue to show concern over the negative effects of such changes. In Korea, the annual average rainfall amount increased to about 19% from 1,155 mm in the 1910s to 1,375 mm in the 2000s. By the end of the 21st century, it has been projected that rainfall will further increase to about 17%. In particular, the 10-year frequency of localized heavy rain of more than 100-mm rainfall per day reached 385 days in the last 10 years. As such, it increased 1.7 times from 222 in the 1970s-80s. The extreme events caused by climate change is thus reported as having exacerbated over the years. Gangwon-province will suffer more from climate change than any other region in Korea because of its mostly mountainous terrain. It is a special region with both mountainous and oceanic climates divided alongside the eastern and western regions of the Taebaek Mountain Range. As such, this paper try to quantify using ETCCDI (Expert Team on Climate Change Detection and Indices) the recent climate changes in this region.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1775-1779
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• 2010

최근의 지구온난화에 따른 기후변화로 인하여 홍수와 가뭄과 같은 극한 사상의 발생 빈도가 증가하고 있는 추세이다. 특히, 가뭄은 장기간에 걸쳐 피해를 유발시키는 대표적인 자연재해 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 가뭄의 크기와 정도를 정량화 할 수 있는 가뭄빈도해석을 수행하였다. 가뭄빈도해석을 위하여 우리나라의 61개 지점을 대상으로 EDI 가뭄지수를 산정하였다. 일별로 산정된 EDI 지수를 이용하여 연도별로 최저값을 추출하였다. 추출된 EDI 자료를 이용하여 빈도해석을 수행하였다. 빈도해석은 복합 확률 분포형 등의 장점을 갖고 있는 경계핵밀도함수를 이용하여 수행하였다. 분석 결과에서 재현기간 5년 내지 10년에서 극단적으로 건조함을 나타내는 가뭄지수인 -2.0 이하의 값을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 가뭄은 평균적으로 재현기간 5년에서 10년 사이에 반복적으로 발생할 수 있다. 그러므로 가뭄에 대한 지속적인 모니터링 시스템의 구축과 가뭄피해를 최소화 할 수 있도록 해야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.147-147
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• 2015

전 세계적으로 이상기후로 인한 극한가뭄 및 이상홍수 등의 피해 발생이 확인되고 있으며 그 발생빈도 또한 급격히 증가하고 있다. 그러나 기존의 빈도해석은 시간의 변화에 따라 자료의 통계적 특성이 변하지 않는다는 정상성(stationarity)을 기본 가정으로 수행되기 때문에 극한 사상에 경향성이 있는 경우에 적용하기엔 한계가 있다. 비정상성 빈도해석을 위해 개발된 비정상성 확률 분포 모형들은 대부분 매개변수에 시간항을 포함하는 형태로 정의된다. 이중에서도 우리나라에 널리 사용되고 있는 Gumbel 모형에 대해 살펴보면, 비정상성 Gumbel 모형의 위치 및 규모 매개변수는 시간에 대해 선형(linear) 및 지수(exponential) 함수의 관계를 보이는 형태로 가정한다. 규모 매개변수의 지수함수의 형태는 음(-)의 값이 추정되는 것을 방지하기 위해 제안되어 널리 사용되고 있으나 이로 인해 확률수문량이 과다산정되는 문제가 발생하기도 한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 비정상성 Gumbel 모형을 대상으로 규모 매개변수의 다양한 형태를 비교하고자 한다. 이를 위해 비정상성 Gumbel 모형 규모 매개변수를 지수함수, 선형, 로그, 로지스틱 형태로 가정하여 비교하였다. 각 모형의 매개변수의 추정은 최우도법을 적용하였으며, 규모 매개변수의 형태별 정확도 비교를 위해 모의실험을 수행하였다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.43 no.5
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• pp.681-700
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• 2008

In this study, the spatial and temporal patterns of changes in means and extreme events of temperature and precipitation across the Republic of Korea over the last 35 years (1973-2007) are examined. Over the study period, meteorological winter (December-February) mean minimum (maximum) temperature has increased by $+0.54^{\circ}C$/decade ($+0.6^{\circ}C$/decade), while there have been no significant changes in meteorological summer (June-August) mean temperatures. According to analyses of upper or lower $10^{th}$ percentile-based extreme temperature indices, the annual frequency of cool nights (days) has decreased by -9.2 days/decade (-3.3 days/decade), while the annual frequency of warm nights (days) has increased by +4.9 days/decade (+6.8 days/decade). In contrast, the increase rates of summer warm nights (+8.0 days/$^{\circ}C$) and days (+6.6 days/$^{\circ}C$) relative to changes in summer means minimum and maximum temperatures means are greater than the decreasing rates of winter nights (-5.2 days/$^{\circ}C$) and days (-4.3 days/$^{\circ}C$) relative to changes in winter temperatures. These results demonstrate that seasonal and diurnal asymmetric changes in extreme temperature events have occurred. Moreover, annual total precipitation has increased by 85.5 mm/decade particularly in July and August, which led to the shift of a bimodal behavior of summer precipitation into a multi-modal structure. These changes have resulted from the intensification of heavy rainfall events above 40mm in recent decades, and spatially the statistically-significant increases in these heavy rainfall events are observed around the Taebaek mountain region.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.10
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• pp.905-916
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• 2018

The purpose of this study is to evaluate the climate change impact on watershed hydrology and flow duration in Geum River basin ($9,645.5km^2$) especially by extreme scenarios. The rainfall related extreme index, STARDEX (STAtistical and Regional dynamical Downscaling of EXtremes) was adopted to select the future extreme scenario from the 10 GCMs with RCP 8.5 scenarios by four projection periods (Historical: 1975~2005, 2020s: 2011~2040, 2050s: 2041~2070, 2080s: 2071~2100). As a result, the 5 scenarios of wet (CESM1-BGC and HadGEM2-ES), normal (MPI-ESM-MR), and dry (INM-CM4 and FGOALS-s2) were selected and applied to SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrological model. The wet scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2080s period. The 2080s evapotranspiration (ET) of wet scenarios varied from -3.2 to +3.1 mm, the 2080s total runoff (TR) varied from +5.5 to +128.4 mm. The dry scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2020s period. The 2020s ET for dry scenarios varied from -16.8 to -13.3 mm and the TR varied from -264.0 to -132.3 mm respectively. For the flow duration change, the CFR (coefficient of flow regime, Q10/Q355) was altered from +4.2 to +10.5 for 2080s wet scenarios and from +1.7 to +2.6 for 2020s dry scenarios. As a result of the flow duration analysis according to the change of the hydrological factors of the Geum River basin applying the extreme climate change scenario, INM-CM4 showed suitable scenario to show extreme dry condition and FGOALS-s2 showed suitable scenario for the analysis of the drought condition with large flow duration variability. HadGEM2-ES was evaluated as a scenario that can be used for maximum flow analysis because the flow duration variability was small and CESM1-BGC was evaluated as a scenario that can be applied to the case of extreme flood analysis with large flow duration variability.